基因组资源在林木遗传育种中具有重要作用，而落叶松属此类资源匮乏，并因此限制了“基因组学辅助育种”策略在其遗传改良中的应用。杂种优势在落叶松育种领域有着广泛应用，但其分子机理未知。本研究首先应用新一代测序技术（Roche454），对我国两个重要落叶松造林树种（华北落叶松和日本落叶松）分别进行转录本、分子标记和miRNA挖掘。在此基础上，利用数字基因表达谱技术（RNA-seq）检测了华北落叶松×日本落叶松杂种与其亲本的基因表达差异，主要研究结果如下：1.提取华北落叶松和日本落叶松多个基因型、多个组织部位的RNA构建测序文库（cDNA文库），以454GS FLX Titanium平台开展转录组测序。分别获得华北落叶松和日本落叶松约130万条（平均长度345bp）和124万条（平均长度330bp）原始序列，经数据过滤、组装及冗余性评估后，最终分别获得75597条和80246条Unigenes，平均长度分别达466bp和436bp，其中相当一部分Unigenes（＞4000条）具有较长的序列及完整的CDS结构。经与NR数据库比对，多达36222条华北落叶松Unigenes获得功能注释，匹配到24760条蛋白质序列，其中相当一部分蛋白质序列（＞4500条）被较为完整地覆盖；日本落叶松比对结果与此类似，证明本次获得的Unigenes涵盖了大量且完整的落叶松基因。借助功能注释信息，剔除掉Unigenes中非植物序列及rRNA序列，并检索出若干对落叶松育种重要的基因。为后续研究更方便地应用此Unigenes，把Unigenes继续比对到TAIR, Poplar, PFAM, KOG, GO和KEGG等多个数据库，获得了基因名字、已知功能、保守的结构域、直系同源基因、所处的细胞位置、参与的生物过程和具体的代谢途径等信息；注释结果再次肯定了落叶松Unigenes的广覆盖面。2.共挖掘出1511个华北落叶松SSR标记和1498个日本落叶松SSR标记，其中约2/3的SSR被成功设计出引物。同时挖掘出高置信度SNP标记共计16436个（华北落叶松）和16437个（日本落叶松），并证明大部分落叶松基因属“多样化”进化模式。3.经与microRNA数据库比对，挖掘出11条落叶松miRNA序列，其中华北落叶松7条，日本落叶松4条，序列长度集中在21bp-22bp。经与其他植物miRNA序列比对，大部分miRNA保守性较强。共检索到37条华北落叶松靶基因序列和30条日本落叶松靶基因序列，其中1/2具有功能注释信息。4.表达谱研究筛选出了杂交组合间差异表达基因，并划分了表达模式，肯定了“非加性表达”，特别是“超显性表达”在杂种优势形成中的作用。差异表达基因多富集在“细胞外区域”，执行“萜类合成酶活性”、“（碳-氧）裂解酶活性”、“（阳）离子结合”、“水解酶活性”、“转移酶活性”、“氧化还原酶活性”和“β-葡萄糖苷酶活性”等分子功能，富集于“碳水化合物代谢”、“苯丙素代谢”、“植物细胞壁生物合成”、“次生代谢物生物合成”、“蛋白质加工”和“淀粉和蔗糖代谢”等生物过程或代谢通路。